小麥耐鹽性綜合評價(jià)方法的研究進(jìn)展

王偉偉，王 偉，鄒景偉，于 亮，王 志，王奉芝，陸 莉，鈕力亞

（滄州市農(nóng)林科學(xué)院 河北，滄州 061001）

1 引言

土壤鹽漬化是影響植物生長發(fā)育的非生物脅迫之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鹽漬土總面積約10億公頃，而且隨著全球工業(yè)化的普及，土壤鹽漬化日趨嚴(yán)重。我國是世界上土壤鹽漬化較嚴(yán)重的國家，鹽堿地總面積約9900 億平方米，并呈現(xiàn)逐年增長趨勢。

面對越來越嚴(yán)峻的土壤鹽漬化，對小麥耐鹽性的研究刻不容緩。小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積最廣的農(nóng)作物，全球超過35%的人以小麥為主食。近年來，國內(nèi)外的科學(xué)家已經(jīng)在小麥耐鹽性方面開展了大量工作，并且獲得了不錯(cuò)的研究成果。

通過各類綜合統(tǒng)計(jì)方法篩選出了小麥芽期和苗期一些較為可信的耐鹽性鑒定指標(biāo)，例如種子發(fā)芽率、幼苗存活率、根長苗高和苗重、葉綠素含量、可溶性糖含量、細(xì)胞膜通透性、過氧化物酶活性、超氧化物酶活性等。受小麥個(gè)體差異、環(huán)境差異及研究人員主觀因素的影響，這些指標(biāo)的測量實(shí)驗(yàn)誤差較大，而且只有對大量群體進(jìn)行長時(shí)間的觀察測量才能得到具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的數(shù)據(jù)。植物的耐鹽性機(jī)制復(fù)雜多樣，例如離子區(qū)室化、清除活性氧、增強(qiáng)保護(hù)酶活性、積累有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等，且存在遺傳多樣性，通過單一指標(biāo)分析而獲得的耐鹽性評價(jià)誤差大，不能更確定一個(gè)適用所有植物的通用指標(biāo)或評價(jià)方法，近年來，研究人員多采用多元分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來綜合評價(jià)小麥的耐鹽性，多元分析主要包括相關(guān)分析、隸屬函數(shù)法、主成分分析、主成分賦分權(quán)重法、回歸分析及通徑分析法等，這些多元分析法相互結(jié)合，在很大程度上提高了耐鹽性評價(jià)的可信度。

2 小麥耐鹽性的綜合評價(jià)

作物的耐鹽性是作物多方面響應(yīng)鹽脅迫總體表現(xiàn)，不同作物適應(yīng)鹽脅迫的機(jī)制存在差異。目前，小麥耐鹽性的評價(jià)方法多樣，主要分為單一指標(biāo)分析和多元指標(biāo)綜合分析。單一指標(biāo)分析主要通過計(jì)算分析相對鹽害率來評價(jià)植物耐鹽性強(qiáng)弱，適用于對大量材料的初級耐鹽性篩選。這類方法簡單迅速，卻忽略了株高、根長、滲透勢等生理形態(tài)指標(biāo)對鹽脅迫響應(yīng)的差異性，其結(jié)果存在片面性。

多元指標(biāo)綜合分析包括相關(guān)性分析、隸屬函數(shù)分析、主成分分析、主成分賦分權(quán)重法、回歸分析及通徑分析法等方法，該類方法同時(shí)分析多個(gè)指標(biāo)，能夠從各個(gè)方面充分反映耐鹽性。

利用多元分析綜合評價(jià)植物的耐鹽性，可以補(bǔ)充單一元素評價(jià)植物耐鹽性的片面性，從而提高評價(jià)的準(zhǔn)確性。采用多元指標(biāo)體系綜合評價(jià)植物耐鹽性比較科學(xué)合理。

2.1 隸屬函數(shù)分析

隸屬函數(shù)分析是在多元指標(biāo)測定基礎(chǔ)上，通過隸屬函數(shù)法將清晰量轉(zhuǎn)化為模糊量，進(jìn)而分析比較模糊量大小對各植物耐鹽性進(jìn)行綜合評價(jià)。隸屬函數(shù)分析法是目前植物耐鹽綜合評價(jià)中應(yīng)用最廣的評價(jià)方法。庫尼都孜阿依·吐爾汗等利用76 份新疆冬小麥品種（系），通過小麥耐鹽性各指標(biāo)的相對值進(jìn)一步分析獲得隸屬函數(shù)值，從而利用隸屬函數(shù)值來確認(rèn)供試小麥品種（系）的耐鹽性。

2.2 主成分分析/因子分析

許多耐鹽指標(biāo)之間存在相關(guān)性，選取過多的指標(biāo)會(huì)加大研究者工作量，造成資源浪費(fèi)。主成分分析利用正交變換的降維思想，將原來許多相互關(guān)聯(lián)的耐鹽指標(biāo)變成幾個(gè)互不相關(guān)的綜合指標(biāo)。主成分分析法有效避免了因相關(guān)性耐鹽指標(biāo)而造成的統(tǒng)計(jì)誤差，是提高耐鹽性鑒定準(zhǔn)確度的有效途徑。趙瑋等通過因子和主成分分析，將胡麻11個(gè)存在相互關(guān)系的單項(xiàng)耐鹽指標(biāo)轉(zhuǎn)化成3個(gè)互不相關(guān)的綜合指標(biāo)，并通過相關(guān)性分析和逐步回歸分析，結(jié)果表明通過3 個(gè)綜合指標(biāo)的主成分分析的準(zhǔn)確性比原來11個(gè)指標(biāo)對胡麻萌發(fā)的耐鹽性評價(jià)準(zhǔn)確性要高。主成分分析法在一定程度上彌補(bǔ)緩和了因株高、滲透壓等對鹽脅迫的反應(yīng)差異而造成的誤差，是目前植物耐鹽型評價(jià)準(zhǔn)確度較高的分析方法。

2.3 相關(guān)性分析

耐鹽性相關(guān)性分析主要對鹽脅迫下各性狀的隸屬函數(shù)值分析其顯著相關(guān)情況，從而篩選出作物耐鹽性的評價(jià)指標(biāo)。陳春舟等對鹽脅迫下16份小麥各性狀的隸屬函數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析，D值與總根長、苗長、根干重、苗干重、根鮮重、總根面積和總根體積呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.86、0.76、0.80、0.65、0.74、0.91、0.90，與CAT 活性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.60，與其余性狀不相關(guān)。孟林等對鹽脅迫條件下偃麥草屬植物的各項(xiàng)生理指 標(biāo)(RWC、EC、Pro、K/Na)的變化率、相對生長速度變化率、耐鹽系數(shù)、存活率和出現(xiàn)鹽害到死亡的時(shí)間進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明這些指標(biāo)都是對偃麥草屬植物種質(zhì)材料進(jìn)行苗期耐鹽性評價(jià)的有效指標(biāo)。

2.4 回歸分析

耐鹽性的回歸分析主要是應(yīng)用回歸分析研究耐鹽指標(biāo)與耐鹽性存在但又不確定的相互關(guān)系?；貧w分析主要結(jié)合其他方法應(yīng)用于植物耐鹽性評價(jià)模型構(gòu)建。張新草等對18 份發(fā)芽期大豆種質(zhì)進(jìn)行混合鹽堿脅迫處理，統(tǒng)計(jì)了發(fā)芽勢、發(fā)芽率等指標(biāo)，計(jì)算耐鹽系數(shù)，并利用隸屬函數(shù)分析和主成分分析，篩選出發(fā)芽率、幼苗長和根鮮質(zhì)量三個(gè)耐鹽性鑒定指標(biāo)，并通過逐步回歸分析構(gòu)建了大豆發(fā)芽期耐鹽堿性評價(jià)模型：

D=-0.365+0.808X+0.772X+0.364X（X、X、X分別代表幼苗長、根鮮質(zhì)量、發(fā)芽率的耐鹽堿系數(shù)）。

2.5 聚類分析

耐鹽性聚類分析主要是將多個(gè)品種按耐鹽性狀相似程度劃分類別，使同類別中耐鹽指標(biāo)同質(zhì)最大化，不同類別之間各耐鹽指標(biāo)異質(zhì)最大化。周福平等對20份高粱品系進(jìn)行鹽脅迫處理，統(tǒng)計(jì)并計(jì)算各性狀的耐鹽指數(shù)，通過類平均法聚類分析了20份高粱品系進(jìn)行，將20個(gè)材料分為五類，同一類群指標(biāo)相對值特點(diǎn)相似，第一類群（高度耐鹽型）各性狀指標(biāo)的相對值均較高，各性狀指標(biāo)相對值從小到大排列為第五到第一類群（高度鹽敏感型＜鹽敏感型＜中度耐鹽型＜耐鹽型＜高度耐鹽型）。趙瑋等采用歐式距離平方和分層聚類法對28份胡麻資源的耐鹽綜合指標(biāo)Z值進(jìn)行耐鹽性聚類分析，在歐式距離為5處將胡麻資源聚成4個(gè)耐鹽類群：耐鹽型、中度耐鹽型、鹽敏感型和鹽高敏感型。

3 展望

耐鹽性是一個(gè)復(fù)雜且與環(huán)境關(guān)系非常密切的特性，影響作物多種生理過程。不同作物或不同品種在不同時(shí)期的耐鹽性都有所不同，所以任何單一指標(biāo)都不能準(zhǔn)確有效地評價(jià)其耐鹽性。因此，采用多指標(biāo)體系對作物耐鹽性進(jìn)行綜合評價(jià)比較科學(xué)合理。指標(biāo)過多不但增加研究難度也會(huì)造成資源的浪費(fèi)，所以篩選作物耐鹽性關(guān)聯(lián)度高的指標(biāo)，是小麥耐鹽性評價(jià)的關(guān)鍵。在芽期，人們常用發(fā)芽率來作為高效的評價(jià)指標(biāo)，在苗期，利用相對鹽害率作為耐鹽性的評價(jià)指標(biāo)，在成株期，利用產(chǎn)量指標(biāo)的耐鹽指數(shù)評價(jià)耐鹽性強(qiáng)弱，這一系列耐鹽綜合評價(jià)指標(biāo)的應(yīng)用為耐鹽性綜合評價(jià)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為品種在不同生育時(shí)期的耐鹽性評價(jià)方法提供了可靠的理論支撐，也為培育耐鹽小麥品種奠定了基礎(chǔ)。